000000c2_张昭-黄檗果皮提取物化感作用的研究.doc

黄檗果皮提取物化感作用的研究张昭 夏天睿 陶月红 戴灵超 张本刚（中国医学科学院药用植物研究所）摘要：通过对黄檗果皮化感作用的研究，探讨其在黄檗野生种群自我更新障碍中的作用，为黄檗野生资源的保护寻求方法和途径。用4蒸馏水浸泡及热水回流的黄檗果皮提取液（前者简称水浸液，后者为水提液，二者统称为水提取液）培养白菜、小麦种子，研究其对受体种子萌发及幼苗生长的作用。结果发现从20 mgDE/mL浓度的果皮水提取液开始对白菜、小麦种子的萌发有显著的抑制作用，100 mgDE/mL浓度时甚至完全抑制小麦的萌发； 20 mgDE/mL水浸液显著的抑制白菜、小麦的生长，对白菜根生长达到完全抑制的程度，100mgDE/mL浓度的水浸液完全抑制白菜、小麦的生长；相比于水浸液，水提液对种子萌发及幼苗生长的作用强度都有所减弱。结论：黄檗果皮的化感作用是多物质作用的结果，部分化感物质对热敏感；黄檗果皮的化感作用总体上表现为对种子萌发及幼苗生长的抑制，推测黄檗果皮的物理及化学特性是致使其种群自我更新困难的因素之一。关键词：黄檗；关黄柏；致危因素；化感作用化感作用（allelopathy）是指植物通过向环境中释放化学物质，而对周围植物（包括微生物）产生直接或间接的作用1、2，这种作用包括有益或有害的生物化学作用两方面3。有些学者扩展了化感作用的定义，植物与高等动物间的作用也被包含其中4-7。植物通过化感作用对其它植物（包括同一物种的其它个体）产生作用，从而增强本物种对其它物种的竞争力或自身对其它个体的竞争力，具有调节种群结构的作用8、9。黄檗（Phellodendren amurense Rupr.）系第三纪古热带植物区系孑遗物种，国家二级保护植物，是珍贵的药用和用材树种10。据文献资料11及对不同生境黄檗种群的调查发现，野生黄檗种群中幼年个体极少见，均为由中、老龄个体组成的成年型或衰退型，种群呈衰退态势，在多种生境下黄檗都存在自我更新障碍。物种致危的原因包括种外因素及种内因素两方面，本文从黄檗种内因素入手，对黄檗种群自我更新障碍的成因进行探讨，以期对黄檗野生资源的原产地保护实施提供科学依据。1. 实验材料和方法1.1实验材料：实验所用白菜种子为京研益农种苗技术中心出品的北京新三号；小麦种子来源于中国农业大学小麦研究组（编号：04Y106）；黄檗果皮为东北林业大学种植基地黄檗树下自然脱落果实剥去种子自然干燥所得。1.2黄檗果皮水浸液及水提液的制备：水浸液的制备：将200g黄檗果皮用蒸馏水迅速冲洗后放入烧杯中，用1000mL蒸馏水于4浸泡24h，期间适时振荡。经滤纸多次过滤，然后将滤液定溶至1000mL，得每mL含200mg果皮的水浸物的溶液，所得溶液作为母液，其余浓度均由此溶液稀释所得。借鉴Shinsuke Fujihara12实验中对水浸液浓度的定义方法，本实验将水浸液的浓度单位定为mgDE/mL (DE:dry equivalent)，表示每mL含有多少mg干物质等同物。水提液的制备：称量果皮200g置于2000mL圆底烧瓶中，加入1000mL蒸馏水浸泡1小时，回流提取1小时，过滤得滤液，滤渣进行二次回流提取1小时，过滤，合并两次滤液。滤液在真空旋转蒸发仪中进行浓缩，然后定容至1000mL，得每mL含200mg果皮的水提液，其余浓度均由此溶液稀释所得。1.3生物检测：以白菜、小麦种子为受体，进行萌发实验，共进行了0mgDE/mL、 1mgDE/mL、20 mgDE/mL、50 mgDE/mL、100 mgDE/mL等5个浓度梯度黄檗果皮提取液的生物检测实验，每个处理3次重复。白菜种子100粒/皿，小麦种子50粒/皿，每皿加黄檗果皮提取液液15mL，对照组加等量蒸馏水。种子萌发温度及实验天数为2310h、1014h变温。种子破皮露出胚根视为萌发。待萌发结束后，继续培养以观察对生长的影响。培养7天后，每皿抽取15株（最终形成幼苗少于15株的培养皿全部选取）进行苗高、根长等生物指标的检测。1.4数据统计分析：参照Willamson等13的方法，当TC时，RI=1-C/；当T0为促进效应，RI0为抑制效应, RI绝对值的大小与作用强度一致。萌发势计算公式为：Gm(Gm表示萌发势；i表示天的序数；Ni表示第i天萌发的种子数；Ti表示天数)。数理统计及方差分析在SPSS统计软件中进行。2. 实验结果与分析2.1 黄檗果皮对种子萌发的影响从表1数据可以看出，1mgDE/mL浓度的水浸液对白菜发芽率有促进作用，但没有达到显著水平。从20mgDE/mL浓度开始，果皮水浸液对白菜萌发起到极显著的抑制作用，并随着浓度的增加抑制强度也随之加强。果皮水提液对白菜的萌发直到浓度100mgDE/mL时才表现出极显著的抑制水平，其它浓度的作用均不显著，甚至浓度20mgDE/mL时数值显示的是促进作用。果皮水浸液各浓度对白菜种子萌发势表现为抑制作用，从浓度20mgDE/mL达到极显著水平，并随着浓度的增加抑制作用增强。果皮水提液对白菜萌发势的影响也都是抑制的，而且从浓度1mgDE/mL就表现为显著水平，从20mgDE/mL开始达到极显著水平，并随浓度增加抑制强度增大。表1 黄檗果皮对白菜种子萌发的影响Table 1 Effects of pericarp of Phellodendron amurense on seed germination of cabbage浓度ConcentrationmgDE/mL萌发率Germination percentage 萌发势Germination potential水浸液水提液水浸液水提液RI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variations0.050.010.050.010.050.010.050.010.000aA.000aA.000aA.000aA1.008aA-.005aA-.031aA-.051bAB20-.135bB.002aA-.225bB-.124cB50-.843cC-.060aA-.862cC-.278dC100-.959dD-.655bB-.971dD-.805eDF= 2962.78* F0.01=6.42自由度为4/9F= 193.98* F0.01=6.42自由度为4/9F=1067.96* F0.01=6.42自由度为4/9F=358.19* F0.01=6.42自由度为4/9从表2可以看到黄檗果皮对小麦种子萌发的作用及作用的趋势。1mgDE/mL浓度的果皮水浸液对小麦的萌发率是促进作用，但没有达到显著水平。从浓度20mgDE/mL开始，水浸液对萌发率起抑制作用，并随浓度增加抑制强度增大。但只有浓度达到50mgDE/mL时，抑制作用才达到极显著水平，浓度100mgDE/mL时是完全抑制萌发的。果皮水提液浓度浓度1mgDE/mL和20mgDE/mL对萌发率是促进的，但没有达到显著水平；而浓度50mgDE/mL和100mgDE/mL是起着极显著的抑制水平。果皮水浸液及水提液对小麦萌发势的影响相似，浓度1mgDE/mL均表现为不显著的促进作用，从浓度20mgDE/mL开始是极显著的抑制作用，并随着浓度增加抑制强度增大。二者作用强度不同，最明显的是浓度100mgDE/mL的水浸液对萌发势的抑制的完全的，水提液没有达到此水平。表2 黄檗果皮对小麦种子萌发的影响Table 2 Effects of pericarp of Phellodendron amurense on seed germination of wheat浓度ConcentrationmgDE/mL萌发率Germination percentage 萌发势Germination potential水浸液水提液水浸液水提液RI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variations0.050.010.050.010.050.010.050.010.000aA.000aA.000aA.000aA1.007aA.013aA.010aA.041aA20-.013aA.020aA-.145bB-.160bB50-.884bB-.397bB-.909cC-.585cC100-1.000cC-.993cC-1.000dD-.996dDF= 694.61* ,F0.01=5.99自由度为4/10 F=74.47* , F0.01=5.99自由度为4/10F=689.73* ,F0.01=5.99自由度为4/10 F=176.22* , F0.01=5.99自由度为4/102.2 黄檗果皮对幼苗生长的影响从表3中可以看出，果皮水浸液浓度1mgDE/mL时对白菜苗高的生长起到不显著的促进作用，从浓度20mgDE/mL开始是极显著的抑制作用，并随浓度的增加强度也随之增大，100mgDE/mL浓度对苗高生长完全抑制。果皮水提液对白菜苗高的生长的作用有自己的特点，中等浓度20及50mgDE/mL的作用是促进的，并达到了极显著水平；低浓度1mgDE/mL的作用是不显著的抑制作用，高浓度100mgDE/mL的作用是极显著的抑制作用。果皮水浸液对根长生长表现出极强的抑制作用，浓度20mgDE/mL开始就已达到完全抑制，浓度1mgDE/mL表现出不显著的促进作用。果皮水提液对小麦根长生长的影响表现为低浓度促进高浓度抑制，抑制作用随着浓度的增加而增强。浓度1mgDE/mL时表现为不显著的促进作用，20mgDE/mL浓度是是不显著的抑制作用，50mgDE/mL浓度开始表现出极显著的抑制作用。水浸液对苗高、根长生长的影响以及水提液对根长生长的影响，均表现为低浓度促进高浓度抑制并随着浓度的增加抑制作用增强这样的趋势（图3）。但果皮水提液对苗高生长的影响与上面的趋势不同，表现为中等浓度促进、低浓度及高浓度抑制。表3 黄檗果皮对白菜幼苗生长的影响Table 3 Effects of pericarpof Phellodendron amurense on seedling growth of cabbage浓度ConcentrationmgDE/mL苗高Shoot height根长Root length水浸液水提液水浸液水提液RI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variations0.050.010.050.010.050.010.050.010.000aA.000BB.000aA.000abA1.009aA-.053BB.056aA.057aA20-.699bB.250AA-1.000bB-.092bA50-.893cC.188AA-1.000bB-.399cB100-1.000cC-.472CC-1.000bB-.832dCF= 89.19* ,F0.01=3.47自由度为4/148 F=37.16* ,F0.01=3.41自由度为4/262F=88.98* ,F0.01=3.47自由度为4/148F=34.92* , F0.01=3.41, 自由度为4/262黄檗果皮水浸液及水提液对小麦苗高生长的影响与白菜相似（表4），各浓度都表现为抑制作用，浓度20mgDE/mL达到极显著水平，并随着浓度的增加抑制强度增强。水浸液及水提液对小麦根长生长的影响也与白菜相似，浓度1mgDE/mL表现为不显著的促进作用，浓度20mgDE/mL开始表现为极显著的抑制作用，并随浓度的增加抑制强度增大。100mgDE/mL浓度的水浸液对小麦苗高、根长都达到完全抑制，而水提液没有达到这么大的强度。表4 黄檗果皮对小麦幼苗生长的影响Table 4 Effects of pericarpof Phellodendron amurense on seedling growth of wheat浓度ConcentrationmgDE/mL苗高Shoot height根长Root length水浸液水提液水浸液水提液RI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variationsRI平均值RI mean差异显著性Significance of variations0.050.010.050.010.050.010.050.010.000aA.000aA.000aA.000aA1-.015aA-.035aA.018aA.004aA20-.427bB-.366bB-.880bB-.646bB50-.463bB-.775cC-.894bB-.955cC100-1.000cC-.947dD-1.000bB-.964cC F=141.00* , F0.01=3.51自由度为4/103F=304.60* , F0.01=3.47自由度为4/145F=308.94* , F0.01=3.51自由度为4/103F=362.88* , F0.01=3.47自由度为4/1453. 结论从以上结果可以看出，两种方式提取的黄檗果皮提取液对种子萌发及幼苗生长的影响趋势为：低浓度作用不明显，随着浓度的增加呈现出抑制作用，并且浓度与抑制强度呈正相关，100 mgDE/mL浓度时几乎完全抑制。在前期的研究中13我们发现，黄檗自然脱落的枝叶对其它受体及自身种子萌发及幼苗生长都起着抑制作用，认为黄檗枝叶的化感作用是其致危因素之一。黄檗果实具有粒大质重、成串脱落的特点，除鸟类叼食外，果实均脱落在树冠范围内。黄檗果皮具有不易腐烂的特性，野外常会在黄檗树冠下方发现往年干枯的果实，依据黄檗果皮提取物对种子萌发及幼苗生长具有抑制作用的特性，我们认为黄檗果皮也是黄檗致危的因素之一。参考文献：1、 Min An, D.L. 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